SU1157472A1 - Устройство дл измерени мощности - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЙВЖРЕНИЯ МОЩНОСТИ, содержащее два нуль-органа, логический блок, а также носледовательно соединенные множительный блок, фильтр высоких частот, ключ и преобразователь среднего значени  напр жени , причем первый вход множительного блока подключен к первой входной шине, а второе вход - к второй входной шине и через первый нуль-орган - к первому входу логического блока, первый выход которого подключен к управл ющему входу ключа, отличающеес  тем, что, с целью расширени  его функциональных возможностей, в него введены четыре элемента И, два счетчика, два реверсивных счетчика, а также последовательно соединенные генератор импульсов , делитель частоты на два и делитель частоты на четыре, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом логического блока, второй вход которого подключен через второй нульорган к первой входной шине, а третий вход - к выходу переполнени  и входу управлени  записью первого реверсивного счетчика, разр дные входы которого соединены с разр дными выходами первого счетчика, perрессивный счетный вход - с счетным входом первого счетчика и выходом первого элемента И, а прогрессивный счетный вход - с выходом второго элемента И, первый вход которого подключен к третьему выходу логического блока, а второй вход - к выходу генератора импульсов и первому вхо (Л ду третьего элемента И, второй вход которого соединен с четвертым выходом логического блока, четвертый вход которого подключен к выходу переполнени  и входу управлени  записью второго реверсивного счетчика, разр дные входы которого соединены с разр дными выходами второго счетСП чика, прогрессивный счетный вход с выходом третьего элемента И, а 4ib регрессивный счетный вход - с счетным входом второго счетчика и выходом четвертого элемента И, первый вход которого подключен к выходу делител  частоты на два, а второй вход к п тому выходу логического блока.

Description

I Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании ваттметро переменного тока дл  измерени  акти ной, реактивной и полной мощности в цеп х синусоидального тока. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей. На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - функциональна  схема логического блока; на фиг. 3 - временные диаграммы . работы устройства. Устройство содержит множительный блок I, нуль-органы 2 и 3, фильтр 4 высоких частот, ключ 5, логический блок 6, преобразователь 7 среднего значени  напр жени , элементы И 8 II , генератор 12 импульсов, делител 13 частоты на два, делитель 14 част ты на четыре, счетчики 15 и 16, реверсивные счетчики 17 и 18. Логический блок 6 содержит кнопк 19 сброс и 20 пуск, триггеры 21 - 28, элементы И 29 - 31, перекл чатель 32 режимов измерени . Устройство работает следу1адим образом. На выходе блока 1 образуетс  напр жение , пропорциональное произведению мгновенных значений напр жени и(t) и тока i(t) исследуемой цепи. Есл входные напр жение и тог определ ют с  соотношени ми U{) . i(il I 5i4wb4), то напр жение на выходе блока 1 (фиг. Зс1 равно: Урп ,.к„и1 x cosM cos (2tot-4)J , где и, 1- действующее значение напр  жени  и тока; Ч - фазовый сдвиг; Ky,Kj - коэффициенты трансформации масштабных преобразователе напр жени  и тока, Кр - коэффициент передачи блока 1. Те же входные сигналы подаютс  на нуль-органы 2 и .., которыми осуществл етс  формирование импульсов в моменты переходов этих сигналов через иулевые значени , например из отрицательной области в положительную . Выходные импульсы нуль-ор нов 2 и 3 поступают на первый и второй входы логического блока 6. 22 Через фильтр 4 на вход ключа 5 поступает только переменна  составл юща  выходного напр жени  Un(i) (фиг. 35) блока 1 и() KM К,. К„ и Г cos (Zwt- i/j . () ( Ключ 5 управл ющим сигналом блока 6открываетс  на определенное врем  в течение каждого периода входных сигналов в зависимости от измер емой величины: активной, реактивной или полной мощности. В результате через ключ 5 на вход преобразовател  7 поступает кусочно-гармонический сигнал определенной формы. При измерении активной мощности ключ 5 откршаетс  на фазовый интервал от ( до ( + l-l г-де к 0,1,2,... В этом случае на вход преобразовател  7 поступает напр жение Up{i) форма которого приведена на фиг.З в . В режиме измерени  реактивной мощности 5 открываетс  на Лазовый интервал от х 2 до (К-2н- -) и напр жение UgltlHa входе преобразовател  7 имеет форму, приведенную на фиг. 3г. В режиме измерени  полной мсицности ключ 5 открьюаетс  на фазовый / - V ), интервал от (КU + форма напр жени  Ug(} дл  этого режима на входе преобразовател  7показана на фиг. ЗЭ. Покажем, что при усреднении кусочно-гармонических напр жений Upil),Ua(tf и UjUl преобразователем 7 посто нное напр жение (или код) образующеес  на его выходе, пропорционально соответственно активной Р, реактивной и и полной S мощност м: «f/2tf/1 co5(2u)t-) KUlcosi KP. (i где Up - посто нное напр жение на выходе преобразовател  7; K KuK4KnKy- jj - коэффициент передачи устройства; Р и I cos f - активна  мощность; .t),-MHirj

31

)) KUls ntlrKQ ,(3,

где UQ - посто нное напр жение на

выходе преобразовател  7; а и151пЛ- реактивна  мощность. f|гtm z J|

)t K,K.

тг

flJ.

ce5(2wi-)tlu)(jr K5 , U1 где Uj- посто нное напр жение на выходе преобразовател  7 - полна  мощность.

Таким образом, посто нные напр жени  Up, UQ , Uj на выходе преобразовател  7 при усреднении кусочногармонических сигналов Up(t|, и(|| и Ug{i|- соответственно действительно пропорциональны активной, реактивной и полной мощности.

Рассмотрим принцип формировани  каждого из трех сигналов управл ющих ключом 5 при измерении соответствующих величин.

Режим измерени  активной мощности Переключатель 32 находитс  в положений Р, И кнопкой 19 сброс устройство устанавливаетс  в исходное состо ние. Сигнал с выхода нульоргана 2 поступает на первые входы элементов И 29 - 31, а сигнал с выхода нуль-органа 3 - на нулевой вход триггера 21. В исходном состо  НИИ элементы И 29 - 31 закрыты по второму входу управл ющими потенциалами триггеров 23 - 25 соответственно . Логический блок 6 находитс  в нерабочем состо нии.

В рабочее состо ние блок 6 переводитс  нажатием кнопки 20 пуск, тем самым триггера 23 и 24 устанавливаютс  в единичное состо ние, подготавлива  к работе злементы И 29 и 30, и осуществл ет следующие операции: устанавливает в единичное состо ние триггеры 21, 22 и 25 и возвращает в исходное состо ние триггер 23. С триггеров 21 и 22 подаютс  разрешающие потенциалы по второму и третьему выходам логического блока 6 на первые входы элементов И 8 и 9, через которые начинают поступать импульсы на суммирующие счетчики 15 и I б и на регрессивные счетные входы реверсивных счетчиков 18 и 17. Если образцовую чистоту генератора 12 обозначить f, , то импульсы, поступающие на входы счетчиков 16 и 18 с делител  13 частоты на два, имеют частоту .

574724

а импульсы, поступающие на вход счетчиков , 15 и 17 с делител  14 частоты, на четьфе, имеют частоту ,/6. Триггер 21 возвращаетс  в исходное состо ние импульсом с выхода куль-органа 3, поступающим на его нулевой вход, а триггер 22 - очередным импульсом с нуль-органа 2, поступающим через элемент И 30 на его счетный вход. Этот же импульс нуль-органа 2 проходит через элемент И 31 на единичные входы триггеров 26 и 27, устанавлива  их в единичное состо ние. Тем самым триггерами 21 и 22 снимаютс  разрещающие потенциалы с элементов И 8 и 9 и прекращаетс  поступление импульсов на счетчики 15 - 18. Кроме того, выходным сигналом триг ера 22 возвращаетс  в исходное состо ние триггер 24.

Таким образом, длительность разрешающих сигналов, поступакицих на элементы И 8 и 9, равна соответственно интервалу времени t между переходами напр жени  и тока через одноименные нулевые значени  и периоду Т. Тогда в счетчики 15 и 17 запишетс  количество импульсов

f.

М -4 0 -

a в с етчики 16 и

N,.T

С единичных выходов триггеров 26 и 27 подаютс  разрешающие потенциалы по четвертому и п тому выходам логического блока 6 соответственно на элементы И 10 и П, через которые импульсы частоты д с генератора 12 поступают на прогрессивные счет- ные входы реверсивных счетчиков 17 и 18 до переполнени  каждог го из них. Очевидно, счетчик 17 переполнитс  при поступлении на него N( ю пульсов, а врем  их поступлени  определ етс  по формуле

i -2Ii..l±

«что соответствует фазо

вому сдвигу.ч/2.

Счетчик 18 переполнитс  при поступлении на него N испульсов, а

врем  счета равно .1 - 1. что

2-17

соответствует фазе U/4.

Сигналы переполнени  реверсивных счетчиков 17 и 18 подаютс  на их 5 же входы управлени  записью и па третий и четвертый входы логическог блока 6. Тем самым кодым,.и м счетчиков 15 и 17 записываютс  в реверсивные , счетчики 16 и 18 соответственнно . В блоке 6 сигналы переполне ни  реверсивных счетчиков 16 и 18 подаютс  соответственно на нулевые входы триггеров 26 и 27, возвраща  их в исходное состо ние и снима  разрешающий потенциал с элементов И 0, II. Выходные сигналы реверсивных счетчиков 16 и 18 подаютс  также соответственно на единичный и нулевой входы триггера 28. Тем самым на выходе триггера 28 формиру етс  разрешающий сигнал, подаваемый по первому выходу блока 6 на управл ющий вход ключа 5. Длительность этого сигнала находитс  в фазовом интервале Ч/2- /Г/А, что и требуетс  дл  измерени  активной мощности . Последующие управл ющие сигналы формируютс  аналогично с приходом каждого импульса с нуль-органа 2 через элемент И 31 н-а единичные входы триггеров 26 и 27. Режим измерени  реактивной мощности . Принцип формировани  управл ющих сигналов, подаваемых на ключ 5 с первого выхода блока 6 (с выхода триггера 28 ) в основном аналогичен предыдущему, Отличие состоит в том, что переключатель 32 нахо дитс  в положении Q. При этом триггер 27 в работе не участвует,а следовательно реверсивным счетчиком 18 не формируютс  сигналы, срответс вующие фазе . Триггер 28 в единичное состо ние устанавливаетс  ка дым выходным импульсом нуль-органа а в нулевое состо ние - выходным сигналом реверсивного счетчика 17, 26 поступающим по третьему входу блока 6. Это значит, что на выходе триггера 28 формируетс  последовательность уплапл ющих сигналов длительностью, соответствующей фазовому интервалу ч 0-- т , что и требуетс  дл  измерени  )еактивной мощности. Режим измерени  полной мощности. В этом режиме отличи  в работе блока 6 состо т в следующем. ПepeкJпoчaтeль 32 находитс  в положении з. В этом случае триггер 27 переводитс  в единичное состо ние выходным сигналом реверсивного счетчика 17, т.е. при равенстве фазы (к в эти моменты подает разрешающие потенциалы на элемент И II, открыва  доступ импульсов с генератора 12 на прогрессивный счетный вход рейерсивного счетчика 18, которым по-прежнему вьщел етс  фазовый интервал - ,но к 2;) --). Тем фазы ( относительно самым на выходе реверсивного счетчика 18 управл ющие сигналы формируютс  при равенстве фазы ( у .), Триггер 28 переводитс  в единичное состо ние выходным сигналом реверсивного |счетчика 17, т.е. при ( ,а {возвращаетс  в нулевое состо ние выходным сигналом реверсивного счетчика 18, т.е. при ( |-,|, Управл ющие сигналы, задаваемые триггером 28 и поступающие по первому выходу блока 6 на. управл ющий вход ключа 5, расположены р фазовом интервале мeждy(27; I K(f 2irf -FJ--|, что необходимо при измерении полной мощности.

Фиг.

f. 7 2 V

Фцг.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ, содержащее два нуль-органа, логический блок, а также последовательно соединенные множительный блок, фильтр высоких частот, ключ и преобразователь среднего значения напряжения, причем первый вход множительного блока подключен к первой входной шине, а второА вход - к второй входной шине и через первый нуль-орган - к первому входу логического блока, первый выход которого подключен к управляющему входу ключа, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, в него введены четыре элемента И, два счетчика, два реверсивных счетчика, а также последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты на два и делитель частоты на четыре, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом логического блока, второй вход которого подключен через второй нульорган к первой входной шине, а третий вход - к выходу переполнения и входу управления записью первого реверсивного счетчика, разрядные входы которого соединены с разрядными выходами первого счетчика, per·*' рессивный счетный вход - с счетным входом первого счетчика и выходом первого элемента И, а прогрессивный счетный вход - с выходом второго элемента И, первый вход которого подключен к третьему выходу логичес- _Λ кого блока, а второй вход - к выходу 5 генератора импульсов и первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с четвертым выходом логического блока, четвертый вход которого подключен к выходу переполнения и входу управления записью второго реверсивного счетчика, разрядные входы которого соединены с разрядными выходами второго счетчика, прогрессивный счетный вход с выходом третьего элемента И, а регрессивный счетный вход - с счетным входом второго счетчика и выходом четвертого элемента И, первый вход которого подключен к выходу делителя частоты на два, а второй вход к пятому выходу логического блока.

   >

   1 1157472